Ueber Concentration von Schwefelsäure aus 60° B. und über Denitrirung der nitrosen Schwefelsäure des Gay-Lussac'schen Apparates; von Friedr. Bode, Civilingenieur in Hannover. Mit Abbildungen. (Fortsetzung von S. 515 dieses Bandes.) Bode, über Concentration von Schwefelsäure. Nachdem sich in dieser Weise die Verhältnisse bei den Röstöfen übersehen ließen, so mußte ich mich zunächst fragen, ob es möglich sein werde, mit so erheblich abgekühlten Gasen, wie sie hier voraussichtlich erhalten werden würden, die nitrose Schwefelsäure in einem etwa anzulegenden Gloverthurme noch vollkommen zu denitriren. Ich hätte sonst, im Falle der Verneinung, entweder auf den Gloverthurm verzichten oder der Vorsicht wegen zur Reserve doch einen Hilfsapparat zum Denitriren anlegen müssen. Ich mußte mir aber diese Frage bejahen und zwar, weil ich viele Male erlebt hatte, daß nicht allein ziemlich gekühlte Gase (z.B. von 30 bis 35°), sondern auch an schwefliger Säure stark verdünnte Gase, aus der letzten Bleikammer kommend und zuweilen wohl kaum eine Stunde durch den Gay-Lussac-Apparat strömend, im Stande gewesen waren, den Inhalt desselben an nitroser Schwefelsäure so völlig zu zersetzen, daß nur noch Spuren von Salpetergasen in der so denitrirten Säure enthalten waren, wenn man den durch die Zersetzung erzeugten und in der Säure suspendirten Bläschen von Stickoxydgas Zeit ließ, zu entweichen. Ich habe auch versucht, bei ähnlichen Veranlassungen den Gehalt solcher Kammergase an schwefliger Säure zu messen. Da mir hierzu aber nur der bekannte Reich'sche Apparat zu Gebote stand, so halte ich die erzielten Resultate für unsicher, weil ich häufig bemerkt habe, daß wenn mit der schwefligen Säure auch Salpetergase in die Probeflüssigkeit aspirirt werden, wahrscheinlich eine Wiederbildung von Jodstärke stattfindet. Dies ist oft schon nach wenigen Versuchen in dem Maße der Fall, daß die entfärbte Probeflüssigkeit zusehends wieder die dunkelblaue Farbe annimmt, und daß man bei langsamer Aspiration von Gasen mit wenig schwefliger Säure die Flüssigkeit wegen dieser Neubildung gar nicht zur Entfärbung bringt. Ich glaube aber immerhin annehmen zu können, daß Gase, welche mit 2 bis 3 Vol. Proc. schwefliger Säure aus der Kammer in den Gay-Lussac-Thurm übergehen, sehr schnell die Zersetzung der in letzterm enthaltenen nitrosen Schwefelsäure bewirken. Da nun im vorliegenden Falle die Röstgase mit normaler Concentration und jedenfalls auch immer noch beträchtlich wärmer als mit 30 bis 35° in den Gloverthurm geführt werden konnten, so durfte mit ziemlicher Sicherheit auf eine vollkommene Dinitrirung gerechnet werden. Es unterblieb also die Anlage eines Reserveapparates. In Bezug auf die Leistung des Thurmes an concentrirter Säure gab man sich nur ganz mäßigen Erwartungen hin und richtete sich sogar derart ein, daß man den Gloverthurm eventuell nur als Vorwärmer für die in den Pfannen der Kiesöfen auf 60° fertig zu concentrirende Säure brauchen konnte; es waren vom Ablaufe des Thurmes nach diesen Pfannen gegen 0m,5 Fall disponibel. Alsdann hätte man es schon als einen Vortheil betrachtet, alle für die Pfannen bestimmte Kammersäure durch den Thurm schicken zu können und sie so von etwa vorhandenen Stickstoffverbindungen zu befreien, welche in diesem Falle nicht verloren gehen konnten. Wegen Bedarf an Säure mußte das in Rede stehende Bleikammersystem in Betrieb gesetzt werden, bevor der Gay-Lussac-Apparat vollendet war. Ich bin somit in die Lage versetzt gewesen, den Thurm nur zum Concentriren zu benutzen, wie Fr. Vorster vorschlägt (1874 213 411); ich konnte aber auch ferner den Thurm so arbeiten lassen, daß er, der Regel nach, selbstständig concentrirt und denitrirt und endlich, daß er denitrirte und vorwämte. Abbildungen des Thurmes findet man in Fig. 43 und 44 Tafel IX [a.b/1] und Fig. 45 bis 48 Tafel V [c/3] Er steht auf einem sehr soliden Fundamente, auf welchem 2m, 6 über der Haussohle der Bleiboden des Thurmes liegt. Der Grundriß ist quadratisch; die vier Ecksäulen des Thurmes sind in Entfernungen von 2m, 3 aufgestellt. Sie sind unter einander verbunden durch ziemlich nahe an einander gerückte Riegel und Einstriche, an welchen die Bleiwände (Bleche von 50k für 1qm) unmittelbar anliegen und mit Laschen aufgehängt sind. Einen Zwischenraum zwischen den Hölzern und dem Blei, welche Lunge besonders hervorhebt, glaube ich entbehren zu können, und hat sich diese Annahme als zutreffend erwiesen. Sonst sind die Ecksäulen vor dem Ausweichen noch durch Eckeisen oben und unten, sowie durch Schrauben und Zangen in angegebener Weise geschützt. Die Höhe des Thurmes vom Blei des Bodens bis zum Blei des Deckels ist 7m,6 und ist davon der untere Theil etwa 3m,4 hoch mit 1 Stein (26cm stark), der übrige Theil mit 1/2 Stein (13cm stark) sorgfältig trocken ausgesetzt. Zwischen dem Blei und der Auskleidung der Wandungen ist aber rundum ein freier Raum von 2cm Breite freigelassen. Der Bleiboden ist mit einer Schicht von Steinen derselben Sorte belegt, wie die zur Auskleidung benutzten; damit aber etwa hervorstehende kleine Ecken und Erhöhungen an den Steinen in Folge der Belastung sich nicht in den Bleiboden selbst eindrücken und ihn etwa undicht machen können, so wurde vor Herstellung der Steinlage der Bleiboden noch extra lose mit alten Bleiblechen belegt. An der Seite, wo das Gasrohr a an den Thurm herankommt, fehlt unten die Auskleidung bis auf 40cm vom Bleiboden und ruht in dieser Höhe auf einer Anzahl von Zungen b (Fig. 48) die bis zur andern Seite des Steinkleides durchlaufen und zwischen sich Canäle lassen, in welche die Gase einzuströmen gezwungen sind. Diese Zungen tragen ein Netzwerk von Steinen, die abwechselnde Zwischenräume freilassen (vgl. auch den Grundriß) und die Gase gut vertheilt aufsteigen lassen. Es folgen darüber noch einige Reihen Steine (sie hätten wegbleiben können), die in angegebener Art kreuzweise gesetzt sind und oben ein zweites Netzwerk tragen, auf welchem die Füllung des Thurmes ruht. Dieselbe besteht aus Scherben von ausrangirten Condensationstöpfen und -Rohren, welchen oben noch eine gegen 0m,6 hohe Schicht Kokesstüöe von Faustgröße und darüber aufgesetzt ist. Ich nahm diese Kokesschicht aus dem Grunde, weil ich eine bessere Vertheilung der einlaufenden Säure über den ganzen Thurmquerschnitt von einer so porösen Masse erwartete; vielleicht hätte sie ohne Schaden auch wegbleiben und durch Scherben ersetzt werden können. Zur Auskleidung habe ich scharf gebrannte Mauerziegel (Preßsteine) aus der Ziegelei von Schlickmann in Herdecke bei Hagen genommen, über welche Erfahrungen an Gloverthürmen zwar noch nicht bekannt waren, welche sich aber in andern Fällen gegen Säure und saure Dämpfe, auch in der Wärme, als sehr widerständig gezeigt hatten. Soweit man nach einer 3/4 (nun schon 2) jährigen Erfahrung urtheilen kann, ist der Versuch mit diesen Steinen als geglückt zu betrachten. Die durch das Eintrittrohr a herangeführten Gase treten, ehe sie in die erwähnten Canäle b streichen, in einen am Thurme angebrachten Vorbau, der um 0m,3 von der Bleiwand ab herausspringt, und in welchem sich die Gase vor dem Eintritte in besagte Canäle ausbreiten müssen. Die innere Bleiwand des Thurmes selbst ist bis zur Höhe dieser Canäle abgeschnitten und hängt hier frei, ist aber mit vier überbleiten Eisen d versehen, welche für den Fall, daß das innere Steinkleid einen Schub auf das Blei ausüben sollte, denselben aufnehmen und auf zwei überbleite Hölzer c (vgl. Grundriß und Querschnitt) übertragen, welche durch außerhalb vorgelegtes und mit den Ecksäulen verschraubtes Holzwerk in ihrer Stellung gehalten werden. Es hat sich diese Anordnung, obgleich das Blei hier den Gasen, und zwar grade den wärmsten, ausgesetzt ist, bisher zwar als dauerhaft erwiesen; indessen ist die Erfahrung doch noch eine zu kurze, und ich würde sie bei fernern Constructionen nicht mehr wiederholen, da sie früher oder später jedenfalls zu Mißständen führen wird. Ich würde, auch für abgekühltere Gase, zunächst das ganze Eingangsrohr von Eisen mit Steinfutter nehmen und dann entweder mit Bögen, ohne Vorbau, vorgehen – in der Manier, wie es von G. Lunge beschrieben ist; oder ich würde einen ähnlichen Vorbau beibehalten, aber eine Auskleidung desselben vorsehen, was sich, wie ich glaube, einfach, solid und ohne erhebliches Mehrbedürfniß an Raum bewerkstelligen läßt. Die Ecken des Thurmes sind, wie Figur 49 Tafel III [d/4] im Horizontalschnitt zeigt, mit 5cm starken und etwa 16cm breiten Bohlen vernagelt, an welche sich das Blei anlegt. Läßt man die Ecken hohl, so ist starkes Bleiblech ziemlich schwierig in dieselben einzutreiben und nimmt schon hierbei leicht Schaden; sodann bleibt aber dennoch in der Regel eine nicht am Gerüstholze anliegende Biegung, welche bei von innen wirkendem Druck alsdann leicht verletzt ist. Beim Auskleiden und Ausfüllen des Thurmes wurde in der Weise verfahren, daß zuerst etwa 0m,5 hoch die Umkleidung der Wände fertig gestellt wurde. Man legte dann auf die obere Seite des Kleides zwei Breter, von welchen aus die theilweise bereits angelegten Zungen und das Netzwerk vollendet wurden. Man führte sodann abermals etwa 0m,5 hoch Umkleidung aus, arbeitete von den Bretern aus wiederum an der innern Füllung, zu welcher die Scherben mit wenig Wahl aufgestürzt wurden. Es wechselte so das Ausfüllen des innern Raumes und das Aufführen der Umkleidung ab, und der Arbeiter hielt sich dabei stets auf den Bretern auf. Die obere Kokeslage neigt sich von den Wänden her allerseits etwas nach dem Abgangsrohre, welches geringen Fall nach dem Thurme zurück hat. Zur Ergänzung der Hauptzeichnung ist hier noch hervorzuheben, daß die Steine nicht in das Rohr übergehen, sondern, wie Figur 50 Tafel III [d/4] näher zeigt, bündig mit demselben abschneiden, während der untere Theil des Rohres ein aufgelöthetes dickes Bleiblech a erhalten hat, welches, dem Rohre entsprechend gebogen, die etwa im Rohre sich ansammelnde Säure über das Steinfutter hinweg nach dem Innern des Thurmes führt. 16 Einläufe e (Fig. 45 Tafel V [c/3] mit Wasserverschlüssen vermitteln den Zulauf der Säuren. Figur 51 Tafel V [d/3] stellt einen derartigen Einlauf besonders dar. Das auf die Thurmdecke gelöthete Gefäß hat in der Mitte eine rundum angelöthete Scheidewand, und es tritt in die eine der so hergestellten Abtheilungen nitrose Schwefelsäure, in die andere Kammersäure. Beide fließen ab durch die Oeffnungen eines communicirenden Rohres, welches unten im Bug auf halbe Stärke einen Einschnitt hat. Es mischen sich somit die beiden Säuren bereits unmittelbar beim Abtropfen von dem Rohre. Die Vertheilung der Säure nach den 16 Einlaufen wird durch zwei Reactionsräder besorgt, von welchen die Figuren 52 und 53 Tafel V [a/3] eine Abbildung zeigen. a ist ein runder Bleiteller, welcher durch radiale Streifen in 16 gleiche Theile getheilt ist. Im Mittelpunkte der Tellerscheibe ist aus Bleiblech ein erhöhtes Stühlchen für einen Stahlwürfel von 4cm Seite gebildet, der auf der obern Seite eine eingedrehte Vertiefung hat, in welcher der Stahlzapfen der Radachse läuft. Man gießt die Vertiefung voll Oel, und das Rad kann dann monatelang weiter gehen. Der Stahlwürfel ist erhöht gelegt, damit keine Säure daran kommen kann, wenn dieselbe oben überlaufen sollte. Außerdem ist auch noch der innere Raum des Tellers mit irgend einem Fache durch ein in der kreisrunden Scheidewand dicht über dem Boden hergestelltes Loch verbunden, so daß sich in dem Mittlern Raume des Tellers, wo der Stuhl des Würfels steht, keine oder nur sehr wenig Säure aufhalten kann. Aus jedem einzelnen Fache führt ein Röhrchen e die Säure nach einem der Einläufe der Thurmdecke. Bei Herstellung des Rades läßt man zunächst ein Kreuz aus Bleiröhren von etwa 2cm lichter Weite anfertigen. In die Seitenarme werden die Radschenkel, in den obern die Radachse eingekittet. Schenkel und Achse sind Glasrohre. Als Kitt verwendet man geschmolzenen Schwefel oder Glycerinkitt (aus Bleiglätte und Glycerin bereitet); letzterer ist sehr fest und säurewiderständig, empfiehlt sich aber doch weniger als Schwefel, weil er beim Bruch eines Radschenkels nicht mehr zu entfernen ist und das Rad einstweilen cassirt werden muß, bis der betreffende Bleiarm abgeschnitten und ein neuer angelöthet ist. Die Radschenkel sind abwärts gebogen, um möglichst wenig Druckhöhe preiszugeben. Am untern Arme des Bleikreuzes, welcher den Stahlzapfen enthält, befindet sich innen, zum Schutze dieses Zapfens, eine Scheidewand, die in das zu diesem Zwecke aus einander geschnittene Rohrstück eingelöthet wird; außen dagegen eine kleine Schutzglocke, welche von oben herabkommende Säure von den Stahltheilen abhält. Als Führung der Radachse dienen zwei relativ schwere halbirte Bleischeiben d, d, welche auf einem Kranze c liegen, der von vier Füßen b getragen wird. Kreuz und Füße sind völlig überbleit. Das Ganze ruht auf einer Bohlenunterlage f, welche am Rande Platz für die Röhrchen e freiläßt. Das beschriebene Reactionsrad fällt wegen der Mitanwendung von Bleiröhren immerhin ziemlich schwer aus, und man ist bei geringer disponibler Druckhöhe der Gefahr ausgesetzt, daß es nicht reagirt, wenn nicht ein sehr großer Abstand der Ausgußspitzen von der Radachse gewählt wird. Man thut dann besser, ein schwimmendes Reactionsrad, wie ich sie schon öfter nach Figur 54 Tafel V [b/4] angewendet habe, zu nehmen. Dasselbe geht ungemein leicht, ist aber etwas zerbrechlicher als das vorige. a ist die unten zugeschmolzene gläserne Radachse, mit den angeblasenen Schenkeln b, b; die Führungen c sind von kreuzweis gelegten Glasstäben oder Rohren; d eine Glaskugel mit kurzem Halse, hohl, wie sie die Schuhmacher bei Lichte brauchen. Um eine geringe Belastung hervorzubringen, gießt man in die Kugel etwas geschmolzenen Schwefel oder Schellack ein, stellt in die noch geschmolzene Masse sofort die Radachse und dichtet nach dem Erstarren der Masse den Hals der Kugel mit geschmolzenem Schwefel. Der Apparat steht in einem ähnlichen Bleiteller e, wie vorher beschrieben, und schwimmt in 60°-Schwefelsäure, welche in den centralen Theil des Tellers gefüllt wird.P. Seubel in Liesing wendet nach der erstern Construction ausgeführte Reactionsräder an, die nur mit einem Schenkel ausgießen, mit dem andern an eine Glasglocke schlagen. Man hört dann schon aus ziemlicher Entfernung, ob das Rad überhaupt oder zu schnell oder zu langsam läuft; dies ist eine sehr bequeme Art der Controle. F. B. 1876. Die beiden Reactionsräder stehen an zwei Ecken der Thurmdecke und sind, wie letztere selbst, leicht zugänglich, da eine Gallerie, welche etwa 0m,80 unterhalb der Oberkante des Thurmes liegt, rund um denselben herumläuft. Bevor ich weitergehe, möchte ich hier sogleich noch eine schon früher erwähnte Einrichtung besprechen, welche nöthig ist, wenn man den Gloverthurm derartig ausschalten können will, daß nicht allein keine Ofengase in denselben gehen, sondern auch keine Kammergase in den letztern zurücktreten. Man ordnet hinter den Röstöfen, falls man nicht bereits eine Staubkammer hat, einen quer vor die Oefen gelegten Canal a an (Fig. 55 und 56 Tafel IX [d/2], welcher auf beiden Seiten Aufsätze trägt, bei d für den Abzug der Gase in den Gloverthurm, bei c für das Reservegasrohr d, welches direct zur ersten Bleikammer führt. Unterhalb der Aufsätze b und c sind zum Einbringen eines Schiebers Oeffnungen und rundum Lager für einen solchen durch hervorspringende Rollschichten e gelassen. Man kann denselben Schieber, der an den Rändern mit Sand beworfen wird, für beide Seiten anwenden; eine Seite ist stets geschlossen, die andere geöffnet. Dem Schnitte nach I-II gemäß würde der Gloverthurm abgesperrt sein. Um die Verbindung zwischen der Bleikammer und dem Gloverthurme zu unterbrechen, kann man einen mit einem Zwischenboden versehenen Kasten aus Bleiblech anwenden. In dem Zwischenboden ist für die Gase eine Durchgangsöffnung frei gelassen, welche durch eine Ventilglocke mit Wasserverschluß verschließbar ist. Oberhalb des Zwischenbodens treten die Gase vom Gloverthurme aus ein, unterhalb ziehen sie nach der Kammer ab. Mit Hilfe dieser Einrichtung, die jedoch etwas umständlich ist, würde die Aufhebung der Verbindung zwischen Kammer und Gloverthurm eine absolute sein. Einfacher und billiger, und in den meisten Fällen jedenfalls auch genügend, ist ein eingeschalteter Schieber, welcher in Fig. 57 bis 59 Tafel III [d/4] besonders skizzirt ist. Mit demselben ist der Abschluß aber kein absoluter. Er besteht aus Bleiblech. Die Kosten des Thurmes haben, nach vorliegenden Rechnungen zusammengestellt, 4852 M. betragen. Es sind dies aber nur die Kosten für den Apparat, wie er in den Figuren 43 bis 48 dargestellt ist. Für Zubehör an Säurekästen, einem eisernen Druckcylinder für 50°-Säure, Rohrleitungen für Säuren und comprimirte Luft und sonstige Einrichtungen, wie Treppen und Gallerte am Kopfe des Thurmes, dürften immerhin noch gegen 2000 M. zu rechnen sein, so daß sich die gesammten Anlagekosten stellen würden auf rund 6900 M. Ein besonderer Druckcylinder für Kammersäure ist nicht unbedingt nothwendig und ich werde deshalb später die Anlagesumme des Apparates nur mit 6500 M. in Rechnung stellen, dann aber auch auf die Kosten der sonstigen Vorrichtungen zum Säuredrücken hier ebenso wenig Rücksicht nehmen, wie sie früher bei den Kochtrommeln und Cascaden genommen ist. Die zur Anwendung kommenden Schwefelkiesgraupen (es ist, streng genommen, Markasit) haben mindestens einen Schwefelgehalt von 47 Proc., und es werden davon per Tag bis zu 96 Ctr. verbrannt. Nimmt man 43 Proc. nutzbaren Schwefel an, so ist die Menge desselben in 24 Stunden 2064k und per Minute 1k,43, welche 2k,86 schweflige Säure geben. Dieselben füllen bei 0° und 760mm Druck einen Raum aus von 1cbm. Die Höhe des Thurmes vom Bleiboden bis zum Deckenblech mißt 7m,6, und die active Höhe ergibt sich bei Abzug von gegen 0m,6 zu 7m. Der lichte Grundriß ist unten 3qm und oben 4qm. Für den untern Grundriß kommt eine Höhe in Betracht von 2m,8, für den obern von 4m,2. Der active Inhalt des Thurmes ist somit 3,03 × 2,8 = 4 × 4,2 = 25cbm,3. Denkt man sich die schweflige Säure wieder mit einem Gehalte von 7,5 Vol. Proc. in den Röstgasen, so strömen für die normalen Bedingungen der Temperatur und des Druckes (100 × 1): 7,5 = 13cbm Gase in den Thurm, und der active Inhalt ist hier somit 25,3 : 13,33 = 1,9 mal größer, als das Volum der Röstgase, welches pro Minute in den Thurm eintritt. Ich gehe nunmehr zu den Resultaten über, die der Thurm unter den verschiedenen Verhältnissen geliefert hat, unter welchen man ihn arbeiten ließ. In Bezug auf die Denitrirung der nitrosen Schwefelsäure kann ich hier ein für alle Mal vorweg nehmen, daß dieselbe eine vollkommene, mit Eisenvitriollösung keine Reaction zu erhalten war und die aus dem Thurme ablaufende Säure energisch den Geruch nach schwefliger Säure zeigte. Von anderer Seite habe ich gehört, daß die Denitrirung keine vollständige sei. Man schreibt es dem Umstande zu, daß immer dieselbe Säure wieder zur Absorption verwendet wird, die somit im Gay-Lussac-Apparat und im Gloverthurme einen Kreislauf zurücklegt.Einen Grund jedoch, weshalb unter diesen Umständen die salpetrige Säure nicht völlig ausgetrieben werden soll, kann ich nicht finden. Ich habe von der aus dem Gloverthurme erhaltenen Säure täglich in der Regel die Hälfte zu andern Zwecken abgegeben und Ersatz dafür genommen aus der von den Pfannen der Kiesöfen gelieferten 60°-Säure. Uebrigens ist die unvollständige Denitrirung nicht wesentlich von Belang, wenn der Thurm, wie es im obigen Falle stattfindet, nur geringe Leistung an neu hinzu concentrirter Säure hat, und wenn man ferner dieselbe Säure immer wieder zur Absorption verwendet. Ein geringer Verlust an Salpetersäure findet aber immerhin statt, weil sich die Menge der Thurmsäure vermehrt, mithin endlich ein Theil davon weggenommen werden muß. Die Resultate, über welche ich im Folgenden berichte, sind erhalten aus der Zeit von Ende April bis Anfang Juli 1875. (Fortsetzung folgt.)